CN106468766A - 故障检测装置、机动车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种故障装置和机动车，其中，故障检测装置包括：获取单元，用于在获取下强电指令后，获取串联有开关控制模块的母线电路的电压变化值；检测单元，用于根据预设频率检测所述电压变化值是否小于预设电压变化值；记录单元，用于记录所述电压变化值小于所述预设电压变化值的次数；确定单元，用于在检测到所述次数大于或等于预设次数时，确定所述开关控制模块故障，其中，所述下强电指令用于控制所述开关控制模块断开。通过本发明的技术方案，提高了检测蓄电池组件的故障的准确性和及时性，在不提升生产成本和维护成本的同时，提升了电动机动车的高压安全和用户的使用体验。

Description

故障检测装置、机动车

技术领域

本发明涉及蓄电池技术领域，具体而言，涉及一种故障检测装置和一种机动车。

背景技术

电动机动车在获取下强电指令时，VMS(Vehicle Management System，车辆管理系统)通过BMS(Battery Management System，电池管理模块)对蓄电池进行断电操作，也即控制开关控制模块断开，并且通过BMS检测断电过程是否故障。

相关技术中，对于断电失效事件无法进行检测，例如，开关控制模块中的继电器粘连或烧结，无法对蓄电池进行断电操作，而BMS反馈已完成下强电操作，则至少会产生诸多技术缺陷。

例如：

(1)驾驶员或维修人员无法获知断电识别，存在触电危险。

(2)硬件负载持续在高压母线下工作，寿命降低。

(3)动力蓄电池持续供电，寿命降低。

因此，上述技术缺陷均是由于BMS失效导致故障检测失败，并严重降低了蓄电池故障检测的可靠性，同时，给蓄电池和车辆用户造成了极大的安全隐患。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的至少技术问题之一。本发明的第一方面的实施例提出了一种故障检测方法。

本发明的第二方面的实施例，还提出了一种故障检测装置。

本发明的第三方面的实施例，还提出了一种蓄电池组件。

本发明的第四方面的实施例，还提出了一种机动车。

有鉴于此，根据本发明的第一方面的实施例，本发明提出了一种故障检测方法，包括：在获取下强电指令后，获取串联有开关控制模块的母线电路的电压变化值；根据预设频率检测所述电压变化值是否小于预设电压变化值；记录所述电压变化值小于所述预设电压变化值的次数；在检测到所述次数大于或等于预设次数时，确定所述开关控制模块故障，其中，所述下强电指令用于控制所述开关控制模块断开。

作为优选，在获取下强电指令后，获取串联有开关控制模块的母线电路的电压变化值，具体包括以下步骤：在获取所述下强电指令后，检测多个获取单元中是否存在某一获取单元所获取的所述母线电路的电压属于与该获取单元对应的阈值电压范围，如果是，则计算该获取单元所获取的所述母线电路的电压变化值，如果否，则将所述母线电路的电压标记为一默认值。

作为优选，所述获取单元包括BMS、MCU、硬件负载中的一个或者多个。

作为优选，在所述母线电路的电压标记为默认值时，直接确定所述开关控制模块故障。

作为优选，所述次数为累积次数时，所述预设次数为预设累积次数；或所述次数为连续次数时，所述预设次数为预设连续次数。

作为优选，在获取所述下强电指令前，还包括：根据用户指令设置并存储所述预设频率、预设次数和所述预设频率确定的任一判定周期对应的预设电压变化值。

作为优选，在获取下强电指令后，获取串联有开关控制模块的母线电路的电压变化值，具体包括以下步骤：在获取所述下强电指令后，获取所述母线电路的电压-时间分布信息；根据预设采样频率和所述电压-时间分布信息确定有效电压值和获取所述下强电指令时的初始电压；根据所述预设采样频率确定采样时刻，在任一所述采样时刻，计算所述有效电压值和所述初始电压之间的电压差值；对一个判定周期内的所有所述采样时刻对应的电压差值进行加权求和，以所述加权求和的结果作为所述电压变化值。

作为优选，在获取下强电指令后，获取串联有开关控制模块的母线电路的电压变化值，具体还包括以下步骤：自获取所述下强电指令的初始时刻起，获取所述初始时刻的母线电路的电压，记作初始电压；自所述初始时刻起计时至指定时刻，获取所述指定时刻的母线电路的电压，记作采样电压值；计算所述初始电压与所述采样电压值之间的电压差值；将所述初始电压与所述采样电压值之间的电压差值确定为所述电压变化值。

作为优选，在获取下强电指令后，获取串联有开关控制模块的母线电路的电压变化值，具体包括以下步骤：在获取所述下强电指令后，获取所述母线电路的电压-时间分布信息；根据预设采样频率和所述电压-时间分布信息确定有效电压值和获取所述下强电指令时的初始电压；根据所述预设采样频率确定采样时刻，在任一所述采样时刻，计算所述有效电压值和所述初始电压之间的电压差值；对第一个判定周期内的所有所述采样时刻对应的电压差值进行加权求和，以所述加权求和的结果作为所述电压变化值；将上一个判定周期的末次采样的有效电压值作为下一个判定周期的初始电压。

作为优选，上述故障检测方法还包括：在确定所述开关控制模块故障时，发送故障提示信息。

根据本发明的第二方面的实施例，本发明提出了一种故障检测装置，包括：获取单元，用于在获取下强电指令后，获取串联有开关控制模块的母线电路的电压变化值；检测单元，用于根据预设频率检测所述电压变化值是否小于预设电压变化值；记录单元，用于记录所述电压变化值小于所述预设电压变化值的次数；确定单元，用于在检测到所述次数大于或等于预设次数时，确定所述开关控制模块故障，其中，所述下强电指令用于控制所述开关控制模块断开。

作为优选，所述获取单元为多个，每一个所述获取单元均能够获取所述母线电路的电压；所述检测单元还用于：检测多个所述获取单元中是否存在某一获取单元所获取的所述母线电路的电压属于与该所述获取单元对应的阈值电压范围；所述故障检测装置还包括：生成单元，用于在所述确定单元检测到所述次数大于或等于预设次数时或者在所述检测单元检测到所有所述获取单元所获取的所述母线电路的电压不属于与该所述获取单元对应的阈值电压范围时，生成故障提示信息。

作为优选，所述获取单元包括BCU、MCU、硬件负载中的一个或者多个。

作为优选，所述获取单元还用于：当所述检测单元检测到所有所述获取单元所获取的所述母线电路的电压均不属于与各所述获取单元对应的阈值电压范围时，将所述母线电路的电压标记为默认值。

作为优选，所述次数为累积次数时，所述预设次数为预设累积次数；或所述次数为连续次数时，所述预设次数为预设连续次数。

作为优选，上述故障检测装置还包括：存储单元，用于根据用户指令设置并存储所述预设频率、预设次数和所述预设频率确定的任一判定周期对应的预设电压变化值。

作为优选，所述获取单元还用于：在获取所述下强电指令后，获取所述母线电路的电压-时间分布信息；所述确定单元还用于：根据预设采样频率和所述电压-时间分布信息确定有效电压值和获取所述下强电指令时的初始电压；所述故障检测装置还包括：第一计算单元，用于根据所述预设采样频率确定采样时刻，在任一所述采样时刻，计算所述有效电压值和所述初始电压之间的电压差值；所述第一计算单元还用于：对一个判定周期内的所有所述采样时刻对应的电压差值进行加权求和，以所述加权求和的结果作为所述电压变化值。

作为优选，所述获取单元还用于：自获取所述下强电指令的初始时刻起，获取所述初始时刻的母线电路的电压，记作初始电压；所述获取单元还用于：自所述初始时刻起计时至指定时刻，获取所述指定时刻的母线电路的电压，记作采样电压值；所述故障检测装置还包括：第二计算单元，用于计算所述初始电压与所述采样电压值之间的电压差值；所述第二计算单元还用于：将所述初始电压与所述采样电压值之间的电压差值确定为所述电压变化值。

作为优选，所述获取单元还用于：在获取所述下强电指令后，获取所述硬件负载的电压-时间分布信息；所述确定单元还用于：根据预设采样频率和所述电压-时间分布信息确定有效电压值和获取所述下强电指令时的初始电压；所述故障检测装置还包括：第一计算单元，用于根据所述预设采样频率确定采样时刻，在任一所述采样时刻，计算所述有效电压值和所述初始电压之间的电压差值；所述第一计算单元还用于：对第一个判定周期内的所有所述采样时刻对应的电压差值进行加权求和，以所述加权求和的结果作为所述电压变化值；所述确定单元还用于：在所述第一计算单元完成所述电压变化值的计算后，将上一个判定周期的末次采样的有效电压作为下一个判定周期的初始电压。

作为优选，上述故障检测装置还包括：发送单元，用于在确定所述开关控制模块故障时，发送故障提示信息。

根据本发明的第三方面的实施例，本发明提出了一种蓄电池组件，包括：硬件负载；蓄电池本体，连接至硬件负载，所述蓄电池本体与所述硬件负载的母线电路之间串联有开关控制模块；电池管理模块，连接至所述蓄电池本体，用于控制所述开关控制模块的闭合状态；主控模块，连接至所述电池管理模块和所述蓄电池本体，用于根据所述硬件负载的电压变化值和预设电压变化值确定所述开关控制模块是否故障。

作为优选，上述蓄电池组件还包括：电机控制单元，连接在所述硬件负载和所述主控模块之间，用于检测所述硬件负载的电压变化值。

作为优选，上述蓄电池组件还包括：存储模块，连接至所述主控模块，用于存储所述预设电压变化值。

作为优选，上述蓄电池组件还包括：通信模块，连接至所述主控模块，用于在所述主控模块确定所述开关控制模块故障时，发送已生成的故障提示信息。

作为优选，上述蓄电池组件还包括：CAN总线，连接于所述主控模块和所述电池管理模块之间，用于将所述开关控制模块的闭合状态传输至所述主控模块。

作为优选，所述CAN总线还连接于所述主控模块和所述电机控制单元之间，用于将所述电压变化值传输至所述主控模块。

作为优选，开关控制模块包括：提示模块，连接至所述主控模块，用于在所述主控模块确定所述开关控制模块故障时，生成所述开关控制模块对应的故障提示信息。

作为优选，开关控制模块包括：第一继电器，设置于所述蓄电池本体的正极输出端和所述硬件负载的正极输入端之间；第二继电器，设置于所述蓄电池本体的负极输出端和所述硬件负载的负极输入端之间。

作为优选，所述硬件负载包括车载空调器、车载冷却风扇、DCDC和车载冷却水泵中的至少一种。DCDC为直流变换器，一般用于为12V蓄电池充电。

根据本发明的第四方面的实施例，本发明提出了一种机动车包括：如上任一项所述的故障检测装置；或如上任一项所述的蓄电池组件。

作为优选，所述机动车为纯电动机动车、燃料电池电动机动车或混合动力机动车。

通过以上技术方案，通过检测母线电路的电压变化值，并判断电压变化值与预设电压变化值的大小关系，即使在BMS已经反馈完成下强电的条件下，仍能够判断出开关控制模块是否存在烧结或粘连等故障。而且，在BMS、MCU等的冗余传感器对蓄电池组件(母线电路)的电压或者电流检测故障或接触失效时，仍可有效及时地确定开关控制模块的故障，提高了蓄电池故障检测的可靠性和用户的使用体验。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的故障检测方法的示意流程图；

图2示出了根据本发明的另一个实施例的故障检测方法的示意流程图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的在第一个判定周期内的电压-时间曲线图；

图4示出了根据本发明的实施例的获取母线电路的电压的示意流程图；

图5示出了根据本发明的实施例的故障检测装置的示意框图；

图6示出了根据本发明的实施例的蓄电池组件的结构示意图；

图7示出了根据本发明的实施例的机动车的示意框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1和图2给出了根据本发明的实施例的故障检测方法的两种实施例：

实施例一：

图1示出了根据本发明的一个实施例的故障检测方法的示意流程图。

如图1所示，根据本发明的一个实施例的故障检测方法，包括：步骤102，在获取下强电指令后，获取串联有开关控制模块的母线电路的电压变化值；步骤104，根据预设频率检测电压变化值是否小于预设电压变化值；步骤106，记录电压变化值小于预设电压变化值的次数；步骤108，在检测到次数大于或等于预设次数时，确定开关控制模块故障，其中，下强电指令用于控制开关控制模块断开。

在该技术方案中，通过检测母线电路的电压变化值，并判断电压变化值与预设电压变化值的大小关系，进而判断开关控制模块是否故障，不再仅仅依赖BMS的反馈。

示例二：

图2示出了根据本发明的另一个示例的故障检测方法的示意流程图。

如图2所示，根据本发明的另一个实施例的故障检测方法，具体步骤包括：如果检测到下强电指令需要开始下电，则记录下强电的初始时刻T，进入步骤202，记录下强电时刻的母线电路的初始电压Bus_Vol(T)，设置n＝0，m＝0，其中n为连续监测电压变化值ΔBus_Vol(t)是否小于预设电压变化值ΔBus_Vol_trd(t)的实际判定次数，m为检测到ΔBus_Vol(t)<ΔBus_Vol_trd(t)的实际次数(即，检测到的电压变化值小于预设电压变化值的次数)；步骤204，判断n＜N是否成立，若是，则执行步骤206，若否，则执行步骤214，其中，N为连续监测电压变化值ΔBus_Vol(t)是否小于预设电压变化值ΔBus_Vol_trd(t)的实际判定次数阈值；步骤206，获取母线电压的电压变化值，即计算实时母线电压值Bus_Vol(t)(即，有效电压值)和下强电初始时刻的初始电压Bus_Vol(T)之间的差值ΔBus_Vol(t)；步骤208，判断是否t＞Δt成立，若是，则执行步骤210，若否，则执行步骤206，其中Δt为一个判定周期，换言之，在本实施例中，要进行N次判定，每次判定以Δt为一个判定周期，因而决定了预设频率；步骤210，判断Δbus_Vol(t)<ΔBus_Vol_trd(t)是否成立，若是，则执行步骤212，若否，则执行步骤216，其中ΔBus_Vol_trd(t)为预设电压变化值；步骤212，实际判定次数n＝n+1，次数m＝m+1；步骤214，判断m≥M是否成立，若是，则开关控制模块故障符置1，确定开关控制模块故障，若否，则开关控制模块故障符置0，其中M为预设次数。换言之，以每个Δt为一个判定周期，进行了N次判定，如果在N次判定后发现有m次Δbus_Vol(t)<ΔBus_Vol_trd(t)成立且m超过预定次数，则确定开关控制模块故障。

图3以第一个判定周期为例示例性地表明了在获取下强电指令后，如何在第一个判定周期内获取串联有开关控制模块的母线电路的电压变化值，该图中故障曲线为702，理论计算的正常曲线为704，具体步骤包括：自获取下强电指令的初始时刻T起，记录母线电路的电压-时间曲线，也即母线电压值Bus_Vol(t)(伏特)与时间t(毫秒)的映射关系。预设采样频率，即预设一个判定周期Δt内的采样次数k，每个Δtk可以不相同，且Δt1+Δt2+……+Δtk＝Δt，在图3中预设六个时间间隔Δt1、Δt2、Δt3、Δt4、Δt5和Δt6，即在一个判定周期Δt内采样次数k＝6。当然，采样次数k能够根据需要设定为其它数值。在多次采样时，对应每个采样时刻的电压变化值(即，Bus_Vol(t)与初始电压Bus_Volt(T)的差值)为ΔBus_Vol(T+Δt1)、ΔBus_Vol(T+Δt2)……ΔBus_Vol(T+Δtk)，确定六个时间间隔对应的电压变化值，进行加权求和处理的结果为ΔBus_Vol(T+Δt)。

若判断ΔBus_Vol(T+Δt)小于预设电压变化值ΔBus_Vol_trd(t)，则判定失效1次，即图2中m＝m+1。加权权重能够以每次采样时间占整个采样周期的比重、采样点的重要性等确定。

应当注意的是，本说明书中采用了“预设频率”和“预设采样频率”两个术语，其中，预设频率是指以Δt为一个判定周期进行一次判定，总共需要进行N次判定，目的是检测出判定失效的次数，而预设采样频率是指在一个判定周期内进行k次采样，目的是获取母线电路的电压变化值。

在进行N次电压变化值判断的过程中，能够采用两种方式进行判断开关控制模块是否故障，确定次数m中的累积次数m1和连续次数m2，其中，累积次数m1为完成N次电压变化值判定后，判定失效次数的和为m1，连续次数m2为N次电压变化值判定过程中，连续判定失效的次数，具体包括：

方法一：在完成N次电压变化值的判定后，判断累积次数m1是否大于或等于预设累积次数M1，若是，则判定开关控制模块故障。

方法二：判断连续次数m2是否大于或等于预设连续次数M2，若是，则判定开关控制模块故障，也即在连续判定m2次失效时，直接确定开关控制模块故障，不必等待完成N次电压变化值的判定。

即，在累积次数和/或连续次数大于预设次数M时，判定开关控制模块故障。

在该技术方案中，通过计算有效电压值和初始电压之间的电压差值，对判定周期的所有采样时刻对应的电压差值进行加权求和，以加权求和的结果作为电压变化值，在开关控制模块发生烧结或粘连时，仍可有效及时地判断开关控制模块的故障，提高了蓄电池故障检测的可靠性和用户的使用体验。

图3所描述的实施例是在一个预设时间段内(即，一个判定周期内)，进行多次采样，这样做的优势是能够进行更精确的失效判定。

作为另一个判定实施例，在获取下强电指令后，获取串联有开关控制模块的母线电路的电压变化值，具体包括以下步骤：自获取下强电指令的初始时刻T起，获取初始时刻的母线电路的电压，记作初始电压Bus_Vol(T)；自初始时刻T起计时至指定时刻，获取指定时刻的母线电路的电压，记作采样电压值；计算初始电压Bus_Vol(T)与采样电压值之间的电压差值；将初始电压与采样电压值之间的电压差值确定为电压变化值。换言之，在一个判定周期Δt内，仅在Δt的末端进行一次采样，不必对多个时间间隔的电压差值进行加权求和，有效地减小了计算量和数据压力，提高了故障检测的可靠性。

在以上描述中，在每一个判定周期Δt或者每一个采样间隔Δtk内，都能够始终以Bus_Vol(T)作为初始电压，以降低运算复杂度。但实际计算时，也能够将上一个判定周期的末次采样的有效电压值作为下一个判定周期的初始电压，即在图3中的Δt6时刻的有效电压值作为下六个采样的初始电压，这能够提高计算值与实际值的拟合度。

上述的预设频率、预设次数和预设电压变化值或预设采样频率是在获取下强电指令前根据用户指令设置并存储的，也能够作为定值存储。在该技术方案中，通过根据用户指令设置并存储预设频率、预设次数和预设频率确定的任一判定周期对应的预设电压变化值(即，一个预设电压变化值的数列)，提高了故障检测方案的灵活性和可靠性，也即预设频率、预设电压变化值和预设次数确定了故障检测的精度和实时性，满足了用户的不同检测需求。

优选的是，根据预设频率确定任一判定周期对应的预设电压变化值，即预设电压变化值ΔBus_Vol_trd(t)为一个与时间相关的数列，这样做的优势在于，实际的Bus_Vol(t)-t曲线并非是一条直线，将预设电压变化值设置为一个数列能够更好地判定故障曲线702的整个过程是否与正常曲线704产生了超过阈值的偏离，从而更加准确地判断出失效次数m。为了简化计算，也能够将预设电压变化值ΔBus_Vol_trd(t)设置为一个常量，但是，根据不同判定周期分别预设对应的预设电压变化值，实现针对不同的检测时段，确定检测阈值的技术效果，进而提高了开关控制模块的故障检测的可靠性。

图4表明了在获取下强电指令后，获取串联有开关控制模块的母线电路的电压的一个示例，包括：步骤402，获取母线电路的电压，例如电机控制单元MCU的反馈给VMS的电压MCU_Vol、电池管理模块BMS反馈给VMS的母线电路的电压BMS_Vol；步骤404，判断BMS_Vol_Max＞BMS_Vol＞BMS_Vol_Min是否成立，若是，则执行步骤408，若否，则执行步骤406；步骤406，判断MCU_Vol_Max＞MCU_Vol＞MCU_Vol_Min是否成立，若是，则执行步骤410，若否，则执行步骤406；步骤412，实时母线电压Bus_Vol(t)＝BMS_Vol；步骤410，实时母线电压Bus_Vol(t)＝MCU_Vol；步骤412，实时母线电压Bus_Vol(t)＝Def_Vol，其中，Def_Vol为默认值。

其中，BMS_Vol_Max为BMS最大阈值电压，BMS_Vol_Min为BMS最小阈值电压，MCU_Vol_Max为MCU最大阈值电压，MCU_Vol_Min为MCU最小阈值电压。也就是说，在图4中，通过BMS、MCU反馈给VMS的电压是否处于各自阈值范围内来判断BMS、MCU本身及其冗余传感器是否正常：

(1)判断BMS_Vol是否满足BMS_Vol_Max＞BMS_Vol＞BMS_Vol_Min，若是，则BMS正常，以BMS_Vol的实时电压作为母线电压信息，若否，则BMS故障。

(2)判断MCU_Vol是否满足MCU_Vol_Max＞MCU_Vol＞MCU_Vol_Min，若是，则MCU正常，以MCU_Vol的实时电压作为母线电压信息，若否，则MCU故障。

(3)若BMS和MCU均故障，则将母线电压设为默认值，即电压变化值始终为0，此时直接判断开关控制模块故障。

应当注意的是，在图4中，仅以BMS和MCU作为获取单元进行描述，当存在其它获取单元能够反馈母线电路电压时，例如其它硬件负载也能够反馈母线电路电压时，也能够对其它获取单元所获取的母线电路电压是否属于该获取单元的阈值电压范围进行检测，只要检测到某一获取单元所获取的母线电路电压处于对应该获取单元的阈值电压范围内，则以该获取单元获取的母线电路电压值作为母线电压，进行后续的电压变化值计算；如果所有获取单元所获取的母线电压均超出阈值电压范围，则将母线电路的电压标记为默认值Def_Vol，即认为电压变化值始终为0，此时虽然开关控制模块可能并未出现烧结或粘连等故障，但仍直接判断开关控制模块故障，这是一种误判。根据本领域的技术教导，避免误判是故障判断时的目标，但与本领域技术教导相背离的是，本发明的实施例设定了这种误判模式，因为对于以电力作为动力源的机动车来说，蓄电池的强电直接威胁到乘驾人员或者维修人员的生命安全，因此在获取下强电指令后，如果获取单元均产生故障而不能获得真实的母线电路电压值(此时无法在物理上判断开关控制模块是否已经完成下强电)，则直接判定开关控制模块故障，从而提示后续按照带强电的状态进行操作是具有优势的，这能够提高安全性。

换言之，在图4的实施例中，在获取下强电指令后，检测多个获取单元中是否存在某一获取单元所获取的母线电路的电压属于与该获取模块对应的阈值电压范围，如果是，则计算该获取单元所获取的母线电路的电压变化值，如果否，则将母线电路的电压标记为一默认值，即判断电压变化为0，直接确定开关控制模块故障。

在图4所示的实施例中，获取单元包括BMS、MCU，或者车载空调器、车载冷却风扇、DCDC和车载冷却水泵等硬件负载中的一个或者多个。

在上述技术方案中，在BMS、MCU和硬件负载等获取单元的冗余传感器对蓄电池组件的电量检测故障(例如对蓄电池组件、母线的电流值和/或电压值进行检测)或接触失效时，仍判断开关控制模块的故障，在不提升生产成本和维护成本的同时，以强制误判的方式提高了蓄电池故障检测的可靠性和用户的使用体验，提高了安全性。

在确定开关控制模块故障时，发送故障提示信息。

在该技术方案中，通过在确定开关控制模块故障时，生成故障提示信息，直观地将开关控制模块故障提示信息提示给用户，提升了用户的使用体验。

在该技术方案中，一方面，可以将上述故障提示信息发送给关联的移动终端，另一方面，可以将上述故障提示信息发送给动力侧，强制断电以确保电气安全，再一方面，可以将上述故障提示信息发送至服务器，以供研发人员进行技术改进和故障分析。

图5示出了根据本发明的一个实施例的故障检测装置的示意框图，图5中的故障检测装置的各单元用于实现上述故障检测方法中的各步骤。

如图5所示，根据本发明的一个实施例的故障检测装置300，包括：获取单元302，用于实现上述的在获取下强电指令后，获取串联有开关控制模块的母线电路的电压变化值的步骤；检测单元304，用于实现上述的根据预设频率检测电压变化值是否小于预设电压变化值的步骤；记录单元306，用于实现上述的记录电压变化值小于预设电压变化值的次数的步骤；确定单元308，用于实现上述的在检测到次数大于或等于预设次数时，确定开关控制模块故障的步骤，其中，下强电指令用于控制开关控制模块断开。

在该技术方案中，通过检测母线电路的电压变化值，并判断电压变化值与预设电压变化值的大小关系，进而判断开关控制模块是否故障，在BMS已反馈下强电但开关控制模块实际烧结或粘连时，仍可有效及时地判断开关控制模块的故障，在不提升生产成本和维护成本的同时，提高了蓄电池故障检测的可靠性和用户的使用体验。

在上述技术方案中，优选地，在上述任一技术方案中，优选地，获取单元302为多个，例如BMS、MCU、或者其它硬件负载，每一个获取单元302均能够获取母线电路的电压；检测单元304还用于：检测多个获取单元中是否存在某一获取单元所获取的母线电路的电压属于与该获取单元对应的阈值电压范围；故障检测装置300还包括：生成单元316，用于在确定单元检测到所述次数大于或等于预设次数时或者在所述检测单元检测到所有所述获取单元所获取的所述母线电路的电压不属于与该所述获取单元对应的阈值电压范围时，生成故障提示信息。

在上述任一技术方案中，优选地，获取单元302包括BCU、MCU、硬件负载中的一个或者多个，硬件负载能够是车载空调器、车载冷却风扇、DCDC和车载冷却水泵中的至少一种；获取单元302还用于：当检测单元304检测到所有获取单元302所获取的母线电路的电压均不属于与各获取单元对应的阈值电压范围时，将母线电路的电压标记为默认值。

在该技术方案中，通过对BMS和MCU等获取单元302进行故障检测，进一步地提高了故障检测的可靠性和准确性，也即在BMS和/或MCU等全部故障时，不必进行母线电压的多次采样判断，即生成故障提示信息，进而更有效地提高后续操作和维修的安全性。

在上述技术方案中，优选地，次数为累积次数时，预设次数为预设累积次数；或次数为连续次数时，预设次数为预设连续次数。

在该技术方案中，通过设置次数为累积次数时，预设次数为预设累积次数M1，可以确定N个判定周期Δt后，开关控制模块的失效次数m是否达到M1，如果达到则判定开关控制模块故障，进而提升故障检测的准确性，通过设置次数为连续次数时，预设次数为预设连续次数M2，能够在连续次数m达到M2时，确定开关控制模块故障，不必完成N次检测，即可确认开关控制模块故障，有效地提高了故障检测的效率。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：存储单元310，用于根据用户指令设置并存储预设频率、预设次数和预设频率确定的任一判定周期对应的预设电压变化值。

在该技术方案中，通过根据用户指令设置并存储预设频率、预设次数和预设频率确定的任一判定周期对应的预设电压变化值，提高了故障检测方案的灵活性和可靠性，也即预设频率、预设电压变化值和预设次数确定了故障检测的精度和实时性，满足了用户的不同检测需求。

其中，根据不同判定周期分别预设对应的预设电压变化值，实现针对不同的检测时段，确定检测阈值的技术效果，进而提高了开关控制模块的故障检测的可靠性。

在上述任一技术方案中，优选地，获取单元302还用于：在获取下强电指令后，获取母线电路的电压-时间分布信息；确定单元308还用于：根据预设采样频率和电压-时间分布信息确定有效电压值和获取下强电指令时的初始电压；故障检测装置300还包括：第一计算单元312，用于根据预设采样频率确定采样时刻，在任一采样时刻，计算有效电压值和初始电压之间的电压差值；第一计算单元312还用于：对判定周期的所有采样时刻对应的电压差值进行加权求和，以加权求和的结果作为电压变化值。在第一个判定周期内所获得的初始电压能够作为后续的判定周期的初始电压，但作为优选，确定单元还用于：在第一计算单元完成电压变化值的计算后，将上一个判定周期的末次采样的有效电压作为下一个判定周期的初始电压，即初始电压不断被更新。

在该技术方案中，通过计算有效电压值和初始电压之间的电压差值，对判定周期的所有采样时刻对应的电压差值进行加权求和，以加权求和的结果作为电压变化值，能够提高故障判断的精度，提高了蓄电池故障检测的可靠性和用户的使用体验。

在上述任一技术方案中，优选地，获取单元302还用于：自获取下强电指令的初始时刻起，获取初始时刻的母线电路的电压，记作初始电压；获取单元302还用于：自初始时刻起计时至指定时刻，获取指定时刻的母线电路的电压，记作采样电压值；故障检测装置300还包括：第二计算单元314，用于计算初始电压与采样电压值之间的电压差值；第二计算单元314还用于：将初始电压与采样电压值之间的电压差值确定为电压变化值。

在该技术方案中，通过自初始时刻起计时至指定时刻，获取指定时刻的母线电路的电压，记作采样电压值，计算初始电压与采样电压值之间的电压差值，将初始电压与采样电压值之间的电压差值确定为电压变化值，可以提高故障检测效率，也即仅采样指定时刻的电压值和初始时刻电压值之间的差值ΔBus_Vol(T+Δt)，而不必对多个时间间隔的电压差值进行加权求和，有效地减小了计算量和数据压力，提高了故障检测的可靠性。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：发送单元318，用于在确定所述开关控制模块故障时，发送故障提示信息。

在该技术方案中，通过发送已生成的故障提示信息，一方面，可以将上述故障提示信息发送给关联的移动终端，另一方面，可以将上述故障提示信息发送给动力侧，强制断电以确保电气安全，再一方面，可以将上述故障提示信息发送至服务器，以供研发人员进行技术改进和故障分析。

其中，获取单元302连接至钥匙插口，在钥匙扭至下强电位置或突然脱离钥匙插口时，判断为下强电指令，存储单元310可以为ROM、RAM或EPROM等存储设备，发送单元318可以是天线、射频模块、Wi-Fi模块、蓝牙模块或蜂窝数据通信模块，生成单元316连接至中控提示界面、驱动电机和发送单元318，检测单元304、记录单元306、确定单元308、第一计算单元312和第二计算单元314集成于电机控制单元或主控模块。

图6示出了根据本发明的实施例的蓄电池组件的示意框图，该蓄电池组件包括了图5中的各单元。

如图6所示，根据本发明的实施例的蓄电池组件，包括：硬件负载(高压附件)500的驱动接口502连接至蓄电池本体504，事实上，驱动电机512也是一种硬件负载，为了清晰在图中单独示出。蓄电池本体504与驱动接口502的母线电路之间串联有开关控制模块506；电池管理模块(即BMS508)，连接至蓄电池本体504，用于控制开关控制模块506的闭合状态；主控模块(包括VMS等)，连接至电池管理模块(即BMS508)和蓄电池本体504，用于根据驱动接口502的电压变化值和预设电压变化值确定开关控制模块506是否故障。其中，BMS508、MCU510和硬件负载500能够作为图5中的获取单元使用，而图5中的其它单元能够集成在主控模块中或者作为单独的功能单元存在，从而实现上述故障检测方法中的各个步骤。

在该技术方案中，通过在蓄电池组件中设置蓄电池本体504、电池管理模块(即BMS508)和主控模块(包括VMS等)，并根据驱动接口502的电压变化值和预设电压变化值确定开关控制模块506是否故障，在电池管理模块(即BMS508)的冗余传感器对蓄电池组件的电量检测故障(例如对蓄电池组件的电流值和/或电压值进行检测)或接触失效时，仍可有效及时地判断开关控制模块506的故障，在不提升生产成本和维护成本的同时，提高了蓄电池故障检测的可靠性和用户的使用体验。

其中，主控模块包括VMS在内的机动车中控系统。

在上述技术方案中，优选地，还包括：电机控制单元(即MCU510)，连接在驱动接口502和主控模块(包括VMS等)之间，用于检测驱动接口502的电压变化值。

在该技术方案中，通过设置电机控制单元(即MCU510)连接在驱动接口502和主控模块(包括VMS等)之间，用于检测驱动接口502的电压变化值，在电池管理模块(即BMS508)故障时，仍可有效及时地判断开关控制模块506的故障，提高了蓄电池故障检测的可靠性和用户的使用体验。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：存储模块，连接至主控模块(包括VMS等)，用于存储预设电压变化值。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：通信模块，连接至主控模块(包括VMS等)，用于在主控模块(包括VMS等)确定开关控制模块506故障时，发送已生成的故障提示信息。

在该技术方案中，通过设置通信模块，并发送故障提示信息，一方面，可以将故障提示信息发送给关联的用户终端516，另一方面，可以将故障提示信息发送给驱动电机512或者其它的硬件负载500，强制断电以确保电气安全，再一方面，可以将故障提示信息发送至服务器，以供研发人员进行技术改进。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：CAN总线，连接于主控模块(包括VMS等)和电池管理模块(即BMS508)之间，用于将开关控制模块506的闭合状态传输至主控模块(包括VMS等)。

在上述任一技术方案中，优选地，CAN总线还连接于主控模块(包括VMS等)和电机控制单元(即MCU510)之间，用于将电压变化值传输至主控模块(包括VMS等)。

在上述任一技术方案中，优选地，开关控制模块506包括：提示模块，连接至主控模块(包括VMS等)，用于在主控模块(包括VMS等)确定开关控制模块506故障时，生成开关控制模块对应的故障提示信息。

在该技术方案中，通过设置提示模块，并在确定开关控制模块506故障时，在中控提示界面514中生成开关控制模块对应的故障提示信息，直观地将开关控制模块对应的故障提示信息提示给用户，提升了用户的使用体验。

开关控制模块506包括多种实施方案：

示例一：

第一继电器，设置于蓄电池本体504的正极输出端和驱动接口502的正极输入端之间；第二继电器，设置于蓄电池本体504的负极输出端和驱动接口502的负极输入端之间。

示例二：

母线电路的正极接线的接触点和负极接线的接触点采用同一个继电器的两组触点。

在上述任一技术方案中，优选地，硬件负载包括车载空调器、车载风扇和发动机中的至少一种。

图6示出了根据本发明的实施例的机动车的示意框图。

如图6所示，根据本发明的实施例的机动车600，包括：如上述任一项技术方案所述的故障检测装置602；或如上述任一项技术方案所述的蓄电池组件604。机动车600能够采用上述故障检测方法对开关控制模块的烧结或粘连故障进行检测，因而具备更高的安全性。

在该技术方案中，通过检测母线电路的电压变化值，并判断电压变化值与预设电压变化值的大小关系，进而判断开关控制模块是否故障，在BMS的冗余传感器对蓄电池组件的电量检测故障(例如对蓄电池组件的电流值和/或电压值进行检测)或接触失效时，仍可有效及时地判断开关控制模块的故障，提高了蓄电池故障检测的可靠性和用户的使用体验。

在上述技术方案中，优选地，机动车为纯电动机动车、燃料电池电动机动车或混合动力机动车。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到如何设计一种新的故障检测方案以提高蓄电池故障检测的可靠性的技术问题。因此，本发明提出了一种新的故障检测方案，通过检测母线电路的电压变化值，并判断电压变化值与预设电压变化值的大小关系，进而判断开关控制模块是否故障，在BMS的冗余传感器对蓄电池组件的电量检测故障(例如对蓄电池组件的电流值和/或电压值进行检测)或接触失效时，仍可有效及时地判断开关控制模块的故障，提高了蓄电池故障检测的可靠性和用户的使用体验。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种故障检测装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于在获取下强电指令后，获取串联有开关控制模块的母线电路的电压变化值；

检测单元，用于根据预设频率检测所述电压变化值是否小于预设电压变化值；

记录单元，用于记录所述电压变化值小于所述预设电压变化值的次数；

确定单元，用于在检测到所述次数大于或等于预设次数时，确定所述开关控制模块故障，

其中，所述下强电指令用于控制所述开关控制模块断开。

2.根据权利要求1所述的故障检测装置，其特征在于，

所述获取单元为多个，每一个所述获取单元均能够获取所述母线电路的电压；

所述检测单元还用于：检测多个所述获取单元中是否存在某一获取单元所获取的所述母线电路的电压属于与该所述获取单元对应的阈值电压范围；

所述故障检测装置还包括：

生成单元，用于在所述确定单元检测到所述次数大于或等于预设次数时或者在所述检测单元检测到所有所述获取单元所获取的所述母线电路的电压不属于与该所述获取单元对应的阈值电压范围时，生成故障提示信息。

3.根据权利要求1或2所述的故障检测装置，其特征在于，

所述获取单元包括BCU、MCU、硬件负载中的一个或者多个。

4.根据权利要求3所述的故障检测装置，其特征在于，

所述获取单元还用于：当所述检测单元检测到所有所述获取单元所获取的所述母线电路的电压均不属于与各所述获取单元对应的阈值电压范围时，将所述母线电路的电压标记为默认值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的故障检测装置，其特征在于，所述次数为累积次数时，所述预设次数为预设累积次数；或所述次数为连续次数时，所述预设次数为预设连续次数。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的故障检测装置，其特征在于，还包括：

存储单元，用于根据用户指令设置并存储所述预设频率、预设次数和所述预设频率确定的任一判定周期对应的预设电压变化值。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的故障检测装置，其特征在于，

所述获取单元还用于：在获取所述下强电指令后，获取所述母线电路的电压-时间分布信息；

所述确定单元还用于：根据预设采样频率和所述电压-时间分布信息确定有效电压值和获取所述下强电指令时的初始电压；

所述故障检测装置还包括：

第一计算单元，用于根据所述预设采样频率确定采样时刻，在任一所述采样时刻，计算所述有效电压值和所述初始电压之间的电压差值；

所述第一计算单元还用于：对一个判定周期内的所有所述采样时刻对应的电压差值进行加权求和，以所述加权求和的结果作为所述电压变化值。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的故障检测装置，其特征在于，

所述获取单元还用于：自获取所述下强电指令的初始时刻起，获取所述初始时刻的母线电路的电压，记作初始电压；

所述获取单元还用于：自所述初始时刻起计时至指定时刻，获取所述指定时刻的母线电路的电压，记作采样电压值；

所述故障检测装置还包括：

第二计算单元，用于计算所述初始电压与所述采样电压值之间的电压差值；

所述第二计算单元还用于：将所述初始电压与所述采样电压值之间的电压差值确定为所述电压变化值。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的故障检测装置，其特征在于，

所述获取单元还用于：在获取所述下强电指令后，获取所述母线电路的电压-时间分布信息；

所述确定单元还用于：根据预设采样频率和所述电压-时间分布信息确定有效电压值和获取所述下强电指令时的初始电压；

所述故障检测装置还包括：

第一计算单元，用于根据所述预设采样频率确定采样时刻，在任一所述采样时刻，计算所述有效电压值和所述初始电压之间的电压差值；

所述第一计算单元还用于：对第一个判定周期内的所有所述采样时刻对应的电压差值进行加权求和，以所述加权求和的结果作为所述电压变化值；

所述确定单元还用于：在所述第一计算单元完成所述电压变化值的计算后，将上一个判定周期的末次采样的有效电压作为下一个判定周期的初始电压。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的故障检测装置，其特征在于，还包括：

发送单元，用于在确定所述开关控制模块故障时，发送故障提示信息。

11.一种采用如权利要求1至10中的任一项所述的故障检测装置的机动车。